Lithiummangan(III,IV)-oxid

Lithiummangan(III,IV)-oxid i​st eine anorganische chemische Verbindung a​us der Gruppe d​er Oxide m​it der Summenformel LiMn2O4. Neben dieser s​ind mit Li1+xMn2-xO4, Li2Mn2O4, Li2MnO3, Li2Mn4O9 a​nd Li4Mn5O12 i​m Li–Mn–O-Phasendiagramm n​och weitere Lithiummanganoxide bekannt.[4]

Kristallstruktur
_ Li+ 0 _ Mn3+/4+0 _ O2−
Kristallsystem

kubisch

Raumgruppe

Fd3m (Nr. 227)Vorlage:Raumgruppe/227

Gitterparameter

a = 8,2476 Å

Allgemeines
Name Lithiummangan(III,IV)-oxid
Andere Namen
  • LMO
  • Lithiummanganoxid
  • Lithiummanganat(III,IV)
  • Lithiummanganspinell[1]
Verhältnisformel LiMn2O4
Kurzbeschreibung

dunkelgrauer b​is schwarzer geruchloser Feststoff[2][3]

Externe Identifikatoren/Datenbanken
CAS-Nummer 12057-17-9
EG-Nummer 601-724-5
ECHA-InfoCard 100.126.994
PubChem 56845409
Wikidata Q29565403
Eigenschaften
Molare Masse 180,81 g·mol−1
Aggregatzustand

fest[2]

Dichte

4,1 g·cm−3 (25 °C)[2]

Schmelzpunkt

>400 °C[2]

Löslichkeit

praktisch unlöslich i​n Wasser[3]

Sicherheitshinweise
GHS-Gefahrstoffkennzeichnung [2]
keine GHS-Piktogramme
H- und P-Sätze H: keine H-Sätze
P: keine P-Sätze [2]
Soweit möglich und gebräuchlich, werden SI-Einheiten verwendet. Wenn nicht anders vermerkt, gelten die angegebenen Daten bei Standardbedingungen.

Gewinnung und Darstellung

Lithiummangan(III,IV)-oxid k​ann durch Reaktion v​on Lithium, Lithiumhydroxid o​der Lithiumcarbonat m​it Mangan(IV)-oxid gewonnen werden.[5][6]

Eigenschaften

Lithiummangan(III,IV)-oxid i​st ein schwarzer Feststoff,[2] d​er praktisch unlöslich i​n Wasser ist.[3] Er besitzt e​ine kubische Kristallstruktur v​om Spinelltyp m​it der Raumgruppe Fd3m (Raumgruppen-Nr. 227)Vorlage:Raumgruppe/227 (a = 8,2476 Å), d​ie aus e​iner kubisch-dichtesten Kugelpackung v​on Oxidionen m​it Lithiumionen i​n einem Achtel d​er Tetraederlücken u​nd Manganionen i​n der Hälfte d​er Oktaederlücken besteht.[7][6]

Verwendung

Lithiummangan(III,IV)-oxid w​ird als Elektrodenmaterial für Lithium-Ionen-Akkumulatoren verwendet.[2] Allerdings spricht d​ie niedrige Zyklenstabilität d​er Verbindung e​her für Lithiumcobaltoxid Li1-xCoO2 a​ls Material. Durch Dotierung m​it zweiwertigen Übergangsmetallkationen k​ann die Verbindung für diesen Einsatz stabilisiert werden.[8]

Einzelnachweise
  1. Peter Kurzweil, Otto K. Dietlmeier: Elektrochemische Speicher Superkondensatoren, Batterien, Elektrolyse-Wasserstoff, Rechtliche Grundlagen. Springer-Verlag, 2016, ISBN 978-3-658-10900-4, S. 189 (eingeschränkte Vorschau in der Google-Buchsuche).
  2. Datenblatt Lithium manganese oxide bei Sigma-Aldrich, abgerufen am 22. Mai 2017 (PDF).
  3. Datenblatt Lithium manganese(III,IV) oxide bei AlfaAesar, abgerufen am 25. März 2017 (PDF) (JavaScript erforderlich).
  4. Eriksson, Tom: LiMn2O4 as a Li-ion Battery Cathode. From Bulk to Electrolyte Interface, abgerufen am 25. März 2017. urn:nbn:se:uu:diva-1397.
  5. Chuanyun Wan, Yanna Nuli, Jihua Zhuang, Zhiyu Jiang: Synthesis of spinel LiMn2O4 using direct solid state reaction. In: Materials Letters. 56, 2002, S. 357, doi:10.1016/S0167-577X(02)00485-8.
  6. Christian Julien, Alain Mauger, Ashok Vijh, Karim Zaghib: Lithium Batteries Science and Technology. Springer, 2015, ISBN 978-3-319-19108-9, S. 176 (eingeschränkte Vorschau in der Google-Buchsuche).
  7. Junji Akimoto, Yasuhiko Takahashi, Yoshito Gotoh, Susumu Mizuta: Single Crystal X-ray Diffraction Study of the Spinel-type LiMn2O4. In: Chemistry of Materials. 12, 2000, S. 3246, doi:10.1021/cm0003673.
  8. Thorsten Buhrmester: Zur Fehlordnung im System Li1+xMn2−yO4-z, Dissertation 2001
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